L a trimérisation spontanée des membresde la famille des récepteurs du TNF

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m/s n° 11, vol. 16, novembre 2000

L

a trimérisation spontanée des membres

de la famille des récepteurs du TNF

1975, la cytokine TNF (tumor necrosis

factor α) joue un rôle essentiel dans la

réponse inflammatoire et la réponse immunitaire. Cette cytokine n’a aucune activité enzymatique. Elle exerce ses effets sur les cellules par l’intermédiaire de deux récepteurs membranaires, TNFR1 (CD120a, 55 kDa) et TNFR2 (CD120b, 75 kDa). Au cours de ces dernières années, de nombreux récepteurs homologues ont été identifiés. Ils ont en com-mun, au niveau de leur domaine extracellulaire, des motifs riches en cystéines (CRD ou cysteine-rich

domains) qui participent à leur

inter-action avec leur ligand respectif. Leur domaine intracellulaire est dépourvu de toute activité enzyma-tique, mais l’interaction du récepteur avec son ligand spécifique provoque le recrutement de protéines cytoso-liques qualifiées de protéines adapta-trices, par l’intermédiaire de domaines d’interaction protéine-pro-téine. La nature de la protéine recru-tée détermine la réponse cellulaire à l’interaction ligand-récepteur. Certains récepteurs de la famille des récepteurs du TNF sont caractérisés par la présence, dans leur domaine cytoplasmique, d’une séquence d’environ 80 acides aminés appelée « domaine de mort ». Ce motif peut interagir avec un motif homologue des protéines adaptatrices appelées TRADD (TNF receptor-associated death

domain protein) ou FADD (Fas-associa-ted death domain protein). Les

récep-teurs comportant un domaine de mort sont notamment TNFR1, Fas (CD95/APO-1), et les récepteurs de TRAIL (TNF-related apoptosis inducing

ligand), DR4 et DR5 (death receptor).

Un second groupe de récepteurs du TNF est constitué de protéines homologues à TNFR2, et caractéri-sées par un motif moins bien défini de leur domaine cytoplasmique qui se lie à des molécules adaptatrices de la famille des TRAF

(TNF-receptor-asso-ciated factor)[1].

Les ligands de la famille du TNF exis-tent sous forme membranaire ou soluble. Leur forme active est consti-tuée de l’association de trois molé-cules identiques. Cet homotrimère doit interagir avec un récepteur homotrimérique pour déclencher une cascade de signalisation dans la cellule [1]. On pensait jusqu’alors que le ligand homotrimérique provo-quait l’agrégation des monomères de récepteur. Concernant Fas, cette oli-gomérisation, en rapprochant trois domaines de mort dans le cytosol, était supposée permettre le recrute-ment de la molécule adaptatrice FADD qui, elle-même, recrutait la procaspase-8 dont l’activation déclenche la cascade d’évènements conduisant à l’apoptose (figure 1A). Deux publications récentes suggèrent que l’agrégation de Fas et des autres membres de la famille récepteurs du TNF existe avant toute interaction avec leur ligand [2, 3], et qu’elle serait même un pré-requis à l’interac-tion ligand-récepteur (figure 1B). L’oligomérisation de Fas fait interve-nir un domaine amino-terminal extra-cellulaire appelé PLAD

(pre-ligand-bin-ding assembly domain) [2]. Ce domaine

est, bien entendu, distinct des domaines d’association des protéines adaptatrices qui sont cytoplasmiques, mais aussi des domaines d’interaction avec le ligand spécifique. Un PLAD a été identifié au niveau de la partie extracellulaire de plusieurs autres membres de la famille des récepteurs du TNF, TNFR1, TNFR2, CD40, et DR4 [2, 3, 4], ce qui suggère qu’il s’agit d’une caractéristique commune à l’ensemble des membres de cette famille. En outre, chaque PLAD est spécifique de son récepteur, permet-tant ainsi d’éviter toute oligomérisa-tion entre des récepteurs non homo-logues [2]. L’agrégation de récepteurs membranaires, avant toute interaction avec le ligand, a déjà été décrite pour d’autres familles de récepteurs membranaires, comme ceux de l’IL-1 et de l’IL-2 (formés de

l’assemblage de polypeptides dis-tincts) et celui du récepteur de l’éry-thropoiétine sous forme d’homodi-mère (m/s 1999, n° 8/9, p. 1049). Pour ce dernier, l’association des deux monomères fait intervenir le même domaine que celui qui est impliqué dans la liaison du ligand [5].

Ces résultats ont aussi permis de mieux comprendre la pathogénie du syndrome lymphoprolifératif autoim-mun, également connu sous le nom de maladie de Canale-Smith [3]. Cette affection héréditaire rare se traduit dès la petite enfance par une accumulation de lymphocytes poly-clonaux. Les manifestations cliniques associent des adénopathies, une hépatosplénomégalie et des manifes-tations auto-immunes. Ce syndrome est dû à un défaut d’apoptose lym-phocytaire provoquant l’accumula-tion de lymphocytes T double néga-tifs. Une des formes de ce syndrome (le type Ia) est le plus souvent la conséquence d’une mutation hétéro-zygote du gène APT1 codant pour le récepteur Fas [6], et la plupart des mutations identifiées sont des muta-tions ponctuelles affectant le domaine de mort. Des expériences de transfection in vitro ont montré que les protéines Fas dont le domaine de mort est muté se com-portent de manière dominante néga-tive : la protéine mutée inhibe en effet la transmission du signal de mort par la protéine normale. Ceci est dû au fait que les motifs PLAD assurent l’assemblage de molécules Fas sauvages avec des molécules Fas mutées au sein des trimères [3]. Même si aucune mutation du domaine PLAD n’a été jusqu’à pré-sent décrite, on peut penser que de telles mutations pourraient aussi être responsables de ce syndrome lym-phoprolifératif puisque l’agrégation de Fas semble indispensable à son interaction avec FasL. Chez les sujets normaux (gène APT1 non muté), la trimérisation du récepteur Fas peut impliquer des molécules Fas

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quées. Ce variant soluble de Fas, issu d’un épissage alternatif de l’ARNm APT sauvage, est dépourvu de domaine de mort et interviendrait dans la régulation de la voie de signa-lisation de Fas [7].

Même si Fas existe sous forme de tri-mère, aucun signal de mort ne semble transduit tant que le ligand n’interagit pas avec le récepteur. En effet, en l’absence d’interaction avec FasL, il semble que les homotrimères Fas ne recrutent que partiellement la molécule FADD et ne recrutent pas du tout la procaspase-8 puisque aucun clivage de la poly(ADP-ribose)polymérase, une cible des cas-pases effectrices, n’est identifiée [3]. Les événements déclenchés par la liaison de FasL aux trimères préfor-més de Fas restent hypothétiques. L’interaction ligand-récepteur pour-rait moduler celle du récepteur avec des molécules inhibitrices comme FLIP (voie Fas) ou SODD (voie

TNFR1). Dans l’éditorial de Science [8] associé à ces deux publications récentes [2, 3], Pierre Golstein pro-pose deux autres hypothèses : l’inter-action de FasL avec les trimères de Fas pourrait induire soit un change-ment de conformation de ces tri-mères, soit l’association de plusieurs trimères pour former des oligomères de plus grande taille. Cette dernière hypothèse pourrait expliquer le fait que, dans certaines lignées cellulaires tumorales, les agents cytotoxiques qui augmentent l’expression de Fas provoquent, même en l’absence de FasL, le recrutement de FADD et de la procaspase-8 et activent la cascade des caspases ([9] et m/s 1999, n° 6-7,

p. 897). L’augmentation de la densité

de Fas à la surface des cellules pour-rait favoriser l’assemblage de mul-tiples trimères de Fas, comme le font les rayons ultraviolets [10], déclen-chant le recrutement de FADD et de la procaspase-8.

Il apparaît donc que ces domaines PLAD récemment identifiés sur les membres de la famille des récepteurs du TNF sont indispensables à l’homotrimérisation des récepteurs, elle même nécessaire à la transduc-tion du signal, notamment en réponse à l’interaction ligand-récep-teur. Ces domaines sont indépen-dants des domaines de mort et d’interaction avec le ligand. Ils constituent donc une nouvelle cible pour tenter de moduler la signalisa-tion transduite par les cytokines interagissant avec ces récepteurs, ce qui pourrait avoir des applications en thérapeutique anti-inflammatoire et immuno-modulatrice.

1. Ledgerwood EC, Pober JS, Bradley JR. Recent advances in the molecular basis of TNF signal transduction. Lab Invest 1999 ; 79 : 1041-50. 2. Chan FK-M, Chun HJ, Zheng L, Siegel RM, Bui KL, Lenardo MJ. A domain in TNF receptors that mediates ligand-independent receptor assembly and signaling. Science 2000 ; 288 : 2351-4. 3. Siegel RM, Frederiksen JK, Zacharias DA, et al. Fas preassociation required for apoptosis signa-ling and dominant inhibition by pathogenic mutations. Science 2000 ; 288 : 2354-7.

4. Papoff G, Hausler P, Eramo A, et al. Identifica-tion and characterizaIdentifica-tion of a ligand-independent oligomerization domain in the extracellular region of the CD95 death receptor. J Biol Chem 1999 ; 274 : 38241-50.

5. Philo JS, Aoki KH, Arakawa T, Narhi LO, Wen J. Dimerization of the extracellular domain of the erythropoietin (EPO) receptor by EPO: one high-affinity and one low-high-affinity interaction. Bioche-mistry 1996 ; 35 : 1681-91

6. Rieux-Laucat F, Le Deist F, Hivroz C, et al. Mutations in Fas-associated with human lympho-proliferative syndrome and autoimmunity. Science 1995 ; 268 : 1347-9.

7. Cascino I, Papoff G, De Maria R, Testi R, Ruberti G. Fas/Apo-1 (CD95) receptor lacking the intracytoplasmic signaling domain protects tumor cells from Fas-mediated apoptosis. J Immu-nol 1996 ; 156 : 4622-30.

8. Golstein P. Fas binds preassembled Fas. Science 2000 ; 288 : 2328-9.

9. Micheau O, Solary E, Hammann A, Dimanche-Boitrel MT. Fas ligand-independent, FADD-mediated activation of the Fas death pathway by anticancer drugs. J Biol Chem 1999 ; 274 : 7987-92. 10. Aragane Y, Kulms D, Metze D, et al. Ultraviolet light induces apoptosis via direct activation of CD95 (Fas/APO-1) independently of its ligand CD95L. J Cell Biol 1998 ; 140 : 171-82.

m/s n° 11, vol. 16, novembre 2000

Éric Solary

Marie-Thérèse Dimanche Boitrel Ali Bettaieb

Inserm U. 517, Facultés de médecine et pharmacie, 7, boulevard Jeanne-d’Arc, 21000 Dijon, France.

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B

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C

C

Figure 1. La trimérisation de Fas. La formation de trimères implique un nouveau